Power losses analysis and cooling system design of three topologies of multilevel inverters

Zambra, Diorge Alex Báo; Rech, Cassiano; Gonçalves, Flávio Alessandro Serrão; Pinheiro, J.R.

doi:10.1109/pesc.2008.4592632

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“…Estas equações descrevem a relação entre as variáveis de estado de cada braço do conversor (C A , C B e C C ) e as três tensões fase-neutro de saída (V AN , V BN e V CN ), onde os índices A, B e C denotam as fases do conversor. onde C A = S 1A + S 2A -S 7A -S 8A (16) C B = S 1B + S 2B -S 7B -S 8B (17) C C = S 1C + S 2C -S 7C -S 8C (18) As variáveis de estado de cada fase do conversor (C A , C B e C C ) são determinadas pelo estado lógico ('1' ou '0') das 12 chaves controladas pelo DSP, de acordo com as equações (16), (17) Na implementação em DSP 28335 (ponto flutuante) operando a 150MHz, cada ciclo do algoritmo do método SSVM (amostragem, cálculo do vetor de referência modificado, determinação do vetor espacial a ser usado, decodificação dos estados dos ramos do inversor e aplicação dos 12 sinais de comando nas saídas) consumiu 28 µs.…”

Section: Resultados Experimentaisunclassified

“…A diminuição destas perdas através da redução da frequência de chaveamento das mesmas tem como efeito negativo o aumento da Distorção Harmônica Total (THD) da tensão de saída. Têm-se então um compromisso entre estas duas figuras de mérito, perdas por comutação [17], [18] e THD da tensão de saída [19], [20]. Obter a redução simultânea destas duas figuras de mérito ou a redução de uma sem o aumento da outra se constitui em um problema de difícil solução.…”

Section: Introductionunclassified

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Um Novo Método de Modulação para Conversores Multiníveis com Melhor Compromisso entre Perdas por Comutação e Thd

Ávila¹,

Mendes²,

Cortizo³

2011

Eletrônica de Potência

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Resumo -O presente trabalho apresenta um novo método de modulação para conversores multiníveis em aplicações de média tensão e alta potencia, com redução da frequência de comutação e das perdas por comutação nas chaves e do THD da tensão na carga, quando comparado aos métodos PWM com Portadora Senoidal e Space Vector PWM e utilizado em inversores com cinco níveis ou mais. O metódo proposto apresenta também um baixo custo computacional. Suas vantagens em relação ao método Space Vector PWM foram verificadas através da simulação digital de um sistema composto por um conversor de cinco níveis acionando um motor de indução de 4,16 kV e 0,5 MW. Resultados experimentais preliminares utilizando-se um Processador Digital de Sinais comprovam alguns dos resultados obtidos em simulação. Abstract -This paper presents a new modulation method for multilevel converters applied to high power applications with reduced switching frequency, switching losses and THD of the output voltage, when compared with carrier-based Sinusoidal Pulse Width Modulation and Space Vector Pulse WidthModulation methods. In addition, the new method has a low computational cost. Its advantages compared to the Space Vector PWM method were verified by digital simulation of a system composed by a 5 levels converter driving a 4.16 kV, 0.5 MW induction motor. Preliminary experimental results using a Digital Signal Processor verify some of the simulation results.

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Section: Resultados Experimentaisunclassified

Section: Introductionunclassified

Um Novo Método de Modulação para Conversores Multiníveis com Melhor Compromisso entre Perdas por Comutação e Thd

Ávila¹,

Mendes²,

Cortizo³

2011

Eletrônica de Potência

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“…Each leg has four IGBTs, labeled 1 , 2 , 3 , and 4 (where represents one phase of , , and phases and each IGBT has one antiparallel diode, labeled 1 , 2 , 3 , and 4 , resp.) and two clamping diodes, labeled 5 and 6 [11,21].…”

Section: General Optimized Power-loss Algorithm Based On Npc3l Invertermentioning

confidence: 99%

“…The total heat capacity of the maternal model can be written as [20,21] th-total = th1 + th2 + th3 + th4 .…”

Section: General Optimized Power-loss Algorithm Based On Npc3l Invertermentioning

confidence: 99%

Improvement of High-Power Three-Level Explosion-Proof Inverters Using Soft Switching Control Based on Optimized Power-Loss Algorithm

2015

Journal of Electrical and Computer Engineering

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The high-power three-level explosion-proof inverters demand high thermal stability of power devices, and a set of theories and methods is needed to achieve an accurate power-loss calculation of power devices, to establish heat dissipation model, and ultimately to reduce the power loss to improve thermal stability of system. In this paper, the principle of neutral point clamped three-level (NPC3L) inverter is elaborated firstly, and a fourth-order RC equivalent circuit of IGBT is derived, on which basis the power-loss model of IGBT and the optimized maternal power-loss thermal model, using an optimized power-loss algorithm, are established. Secondly, in accordance with the optimized maternal power-loss thermal model, the generic formulas of power-loss calculation are deduced to calculate the power-loss modification values of NPC3L and soft switching three-level (S3L) inverters, which will be the thermal sources during thermal analysis for maternal power-loss thermal models. Finally, the experiment conducted on the 2.1 MW experimental platform shows that S3L inverter has the same excellent output characteristics with NPC3L inverter, reduces the power loss significantly by 213 W in each half-bridge, and decreases the temperature by 10°C, coinciding with the theoretical calculation, which verifies the accuracy of optimized power-loss algorithm and the effectiveness of the improvement.

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“…In other words, neither voltage nor current are not up to the expected level which means harmonic contamination, additional power losses, and high frequency noise that can affect the controllers. All these reasons have generated many research works on PWM modulation [1][2][3][4]. Some traditional high-frequency pulse width modulation (PWM) inverters for automotive drives can have problems associated with their high rate of change of voltage (dv/dt), which produces a common mode voltage.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Role of Chain Inverter to Enhance Power Quality

Korla¹

2012

IOSRJEEE

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Power losses analysis and cooling system design of three topologies of multilevel inverters

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Um Novo Método de Modulação para Conversores Multiníveis com Melhor Compromisso entre Perdas por Comutação e Thd

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